DE1092556B - Hochfrequenzgenerator - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung geht aus von einem Hochfrequenzgenerator, insbesondere für hohe Leistungen, z. B. von 10 kW und mehr, mit einer Gasentladungsröhre zum Erregen eines Schwingungskreises, vorzugsweise mit angekoppeltem Belastungskreis, wobei die Gasentladungsröhre mit einer Steuerelektrode versehen ist, der, sofern bei der Zündung der Gasentladungsröhre Schwingungen im Schwingungskreis auftreten, periodische Zündimpulse zugeführt werden, die einem getrennten Kippgenerator mit einer gittergesteuerten Entladungsröhre entnommen werden.

Die in solchen Hochfrequenzgeneratoren verwendeten Gasentladungsröhren können verschiedener Art sein, z. B. Gasentladungsröhren mit einer Glühkathode und einer gitterförmigen Steuerelektrode, oder Gasentladungsröhren mit flüssiger Quecksilberkathode und einer isoliert in diese eintauchenden Steuer- oder Zündelektrode.

Nach der Erfindung wird dem Steuergitterkreis der als Kippgenerator geschalteten Entladungsröhre eine vom Kippkreis herrührende Sägezahnspannung und gleichzeitig eine vom Schwingungskreis des Hochfrequenzgenerators herrührende sinusförmige Spannung zum Erzeugen von Zündimpulsen zugeführt, welche die Gasentladungsröhre jeweils in einem Zeitpunkt zünden, in dem die aus der ansteigenden Anodengleichspannung und der dieser überlagerten Kreiswechselspannung bestehende Anodenspannung der Gasentladungsröhre einen Höchstwert erreicht hat und die Amplituden der überlagerten Kreiswechselspannung auf einen vorgegebenen Mindestwert abgeklungen sind.

Die Anwendung der Maßnahmen nach der Erfindung bewirkt eine Nutzeffektverbesserung, und die Elemente des Hochfrequenzgenerators können kleiner bemessen werden.

An dieser Stelle wird bemerkt, daß es an sich bekannt ist, den Ausgangsstrom eines Oszillators periodisch mittels einer sägezahnförmigen Steuerspannung zu ändern, z. B. beim Betrieb von Gasentladungsröhren für Meßzwecke. Weiterhin ist es bekannt, in selbsterregten Generatorschaltungen einen Teil der Ausgangsspannung gleichzurichten, um eine positive Spannung zu gewinnen, die zum Schutz der Generatorröhren einer negativen Vorspannung im Gitterkreis überlagert wird. Auch ist es bei Hochfrequenzgeneratoren mit einer Gasentladungsröhre bereits vorbekannt, zur Leistungsregelung eine sich mit der abgegebenen Leistung ändernde Regelspannung zu erzeugen, die die Zündfrequenz derart beeinflußt, daß einer Änderung der abgegebenen Leistung entgegengewirkt wird. Bei diesen bekannten Anordnungen wird jedoch der Einsatzpunkt der Zündung der Gasentladungsröhre "in Abhängigkeit vom Spannungsverlauf über dem Schwingkreis nicht beeinflußt.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausbildungsform des Hochfrequenzgenerators nach der Erfindung liegt im Hochfrequenzgenerator

Anmelder:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)

Vertreter: Dr. rer. nat. P. Roßbach, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 13. Juli 1957

Hajo Lorens van der Horst
und Peter Hubertus Gerardus van Vlodrop,

Eindhoven (Niederlande),
sind als Erfinder genannt worden

Steuergitterkreis der als Kippgenerator geschalteten gittergesteuerten Entladungsröhre eine Gleichrichterstufe, die von der vom Schwingungskreis des Hochfrequenzgenerators herrührenden sinusförmigen Spannung gespeist wird, wobei die Gleichrichterstufe eine negative Spannung liefert, die in Reihe mit einer negativen Gittervorspannung liegt.

Bei dieser Vorrichtung ergibt sich eine Leistungsregelung, die bei jeder eingestellten Leistung einen maximalen Nutzeffekt ergibt.

Die Erfindung und ihre Vorteile werden an Hand der Figuren näher erläutert, von denen

Fig. 1 eine Ausführungsform eines Hochfrequenzgenerators nach der Erfindung darstellt und

Fig. 2 a bis 2 c einige Zeitdiagramme zur Erläuterung der Wirkung des Hochfrequenzgenerators nach Fig. 1 darstellen.

Der in Fig. 1 dargestellte Hochfrequenzgenerator, der z. B. für eine Leistung von 10 kW eingerichtet ist, besitzt eine mit Wasserstoffgas gefüllte Entladungsrohre 1 zum Erregen eines aus einem Kondensator 3 und einer Spule 4 bestehenden Schwingungskreises 2. Die Kreisspule 4 ist mit einer Kopplungsspule 5 gekoppelt, die mit einer Arbeitsspule 6 verbunden ist, in der eine Belastung 7

So enthalten ist.

In Reihe mit dem Schwingungskreis 2 liegt ein Ladekondensator 8, der über eine Drosselspule 9 mit einer z. B. aus einem Dreiphasengleichrichter bestehenden Gleichstromquelle 10 verbunden ist, und zwischen dem

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Ladekondensator 8 und der Anode der Röhre 1 liegt eine wird, bis die Röhre 1 in dem Zeitpunkt gelöscht wird, Spule 11. in dem ihre Anodenspannung durch Null hindurchgeht. Die Gasentladungsröhre 1 ist mit einer Steuerelektrode Die im Kondensator 3 gespeicherte Energie kann dann versehen, der, sofern bei der Zündung der Gasentladungs- im Schwingungskreis 2 frei ausschwingen, so daß eine röhre Schwingungen beträchtlicher Amplitude im S gedämpfte Schwingung 26 entsteht, wobei der Lade-Schwingungskreis auftreten, periodische Zündimpulse kondensator 8 von der Gleichstromquelle 10 über die zugeführt werden, die von einem getrennten Kipp- Drosselspule 9 gemäß Kurve 25 aufgeladen wird,
generator herrühren, der in der dargestellten Ausfüh- Im Zeitpunkt t₂ gelangt der nächste Zündimpuls an die rungsform eine normalerweise von einer negativen Steuerelektrode der Gasentladungsröhre 1, wodurch der Gitterspannungsquelle 12 gesperrte Thyratronröhre 13 io Kreiskondensator 3 auf seinen ursprünglichen Höchstenthält. Der Anodenkreis der Thyratronröhre 13 enthält wert aufgeladen wird und der oben beschriebene Vorgang einen Ladewiderstand 14 und einen Ladekondensator 15, sich wiederholt.

während in ihrem Kathodenkreis die Reihenschaltung Jeweils beim Auftreten eines Zündimpulses, der im eines Widerstandes 16 und einer Spule 17 liegt. Der Zeitpunkt seines Auftretens mit einem negativen Scheitel-Ladekondensator 15 wird bei jeder Periode über den 15 wert der im Schwingungskreis 2 auftretenden Schwin-Widerstand 14 mit einer durch die Zeitkonstante des gungen zusammenfällt, entsteht in dem vom Kreis-Widerstandes 14 und des Kondensators 15 bedingten kondensator 3, dem Ladekondensator 8 und der Spule 11 Geschwindigkeit aufgeladen, wobei am Kondensator 15 gebildeten Kreis ein Aufladestrom, der der in diesem eine Sägezahnspannung auftritt, die über einen zwischen Zeitpunkt auftretenden Anodenspannung proportional der Anode und der negativen Klemme der Gitter- 20 ist und mehrere Hundert oder Tausend Ampere betragen Spannungsquelle 12 liegenden einstellbaren Spannungs- kann. Die Größe dieses Aufladestromes ist von der Amteiler 23 der Steuerelektrode der Thyratronröhre 13 zu- plitude der sinusförmigen Schwingung im Schwingungsgeführt wird. Jeweils beim Zünden der Thyratronröhre 13 kreis 2 beim Auftreten eines Zündimpulses abhängig, und entlädt sich der Kondensator 15, so daß an der Kathoden- diese Amplitude ist durch die Belastung des Hochimpedanz 16, 17 der Thyratronröhre 13 ein positiver 35 frequenzgenerators bedingt, d. h., dieser Aufladestrom Impuls auftritt, der über einen Trennkondensator 18 nimmt bei zunehmender Belastung des Hochfrequenzdem Steuergitter einer als Impulserzeuger geschalteten generators zu.

Thyratronröhre 19 zugeführt wird. Die Thyratronröhre 19, Durch Anwendung der Maßnahme nach der Erfindung die normalerweise durch eine von der Gitterspannungs- wird erreicht, daß die Nachladung des Kreiskondenquelle 12 herrührende Gitterspannung gesperrt ist, besitzt 30 sators 3 auf seinen ursprünglichen Höchstwert mit eine im Anodenkreis liegende Verzögerungsleitung 20, minimaler Ladungsverschiebung ohne störende Aufwährend in ihrem Kathodenkreis ein Widerstand 21 Schwingerscheinungen erfolgt, und es hat sich dabei liegt. Tritt am Steuergitter der Thyratronröhre 19 ein ergeben, daß dann eine beträchtliche Nutzeffektverbessepositiver Impuls auf, so entlädt sich die Verzögerungs- rung erzielt wird, z. B. ein Nutzeffekt von mehr als 70 °/₀ leitung 20 über die Thyratronröhre 19, und es entsteht 35 erreicht werden kann. Ein weiterer Vorteil der angegeam Kathodenwiderstand 21 ein positiver rechteckiger benen Maßnahme besteht darin, daß die Schaltelemente Impuls, der als Zündimpuls über den Widerstand 22 der des Hochfrequenzgenerators für eine kleinere Leistung Steuerelektrode der Gasentladungsröhre 1 zugeführt bemessen werden können.

wird. Fig. 2 b zeigt die Gitterspannung der als Kippgenerator Der Kippgenerator zur Erzeugung der Zündimpulse ist 40 geschalteten Thyratronröhre 13, die aus einer Sägezahnderart ausgebildet, daß dem Steuergitter der Thyratron- spannung 27 und einer überlagerten, dem Schwingungsröhre 13 gleichzeitig eine vom Schwingungskreis 2 des kreis 2 entnommenen sinusförmigen Spannung 28 beHochfrequenzgenerators herrührende sinusförmige Span- steht. Jeweils dann, wenn diese Gitterspannung den durch nung zugeführt wird, die einer mit dem Schwingungskreis2 die Sperrspannung der Thyratronröhre 13 bedingten gekoppelten Spule 24 entnommen wird. Jeweils wenn die 45 Schwellwert 29 überschreitet, wird die Thyratronröhre 13 Summe der Sägezahnspannung und der sinusförmigen gezündet, und es tritt ein Zündimpuls auf, der, wie aus Spannung einen von der negativen Gittervorspannung der Figur ersichtlich ist, mit dem Höchstwert der Anödender Thyratronröhre 13 gebildeten Schwellwert über- spannung der Gasentladungsröhre 1 zusammenfällt,
schreitet, wird ein Zündimpuls erzeugt, der in einem In Fig. 2 c sind die erzeugten Zündimpulse veranschau-Zeitpunkt auftritt, in dem die aus der ansteigenden 50 licht. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Hochfrequenz-Anodengleichspannung und der dieser überlagerten generator beträgt die Wiederholungsfrequenz der Zünd-Kreiswechselspannung bestehende Anodenspannung der impulse z. B. 250 Hz und die Frequenz der im Schwin-Gasentladungsröhre 1 einen Höchstwert erreicht hat und gungskreis 2 auftretenden Schwingungen 10 kHz.
die Amplituden der überlagerten Kreiswechselspannung Die Ausgangsleistung läßt sich beim beschriebenen auf einen vorgegebenen Mindestwert abgeklungen sind. 55 Hochfrequenzgenerator innerhalb sehr weiter Grenzen, Die Wirkungsweise des beschriebenen Hochfrequenz- z. B. von etwa 0 kW bis etwa 7 kW, in an sich bekannter generators wird an Hand der in Fig. 2 dargestellten Weise durch Änderung der Wiederholungsfrequenz der Zeitdiagramme näher erläutert, wobei davon ausgegangen Zündimpulse regulieren, was durch Einstellung des im wird, daß der Hochfrequenzgenerator mit einem Werk- Steuergitterkreis der Thyratronröhre 13 liegenden einstück 7 belastet ist. 60 stellbaren Spannungsteilers 23 bewirkt wird. Die Zündung Fig. 2 a zeigt die Spannung der Anode der Gasent- der Gasentladungsröhre 1 erfolgt dabei immer in der ladungsröhre 1, die aus der in der Figur durch die ge- vorher beschriebenen Weise, so daß eine günstige Nutzstrichelte Kurve 25 dargestellten Gleichspannung am leistung erzielt wird.

Ladekondensator 8 und der dieser überlagerten Kreis- Wenn der beschriebene Hochfrequenzgenerator zur spannung 26 besteht. 65 Erhitzung von Werkstücken verschiedener Größe beim Zeitpunkt t_v in dem die Spannung am Schwingungs- nutzt wird oder wenn während des Erhitzungsvorgangs kreis 2, d. h. die Anodenspannung, einen Höchstwert Belastungsänderungen auftreten, kann sich die Zünderreicht hat, wird die Gasentladungsröhre 1 durch einen frequenz dadurch ändern, daß sich die Amplitude der Zündimpuls gezündet, so daß der Kondensator 3 durch dem Steuergitter zugeführten sinusförmigen Spannung den Kondensator 8 über die Reihenspule 11 aufgeladen 70 mit der Belastung ändert. Bei einer geringen Belastung

Claims (1)

5 6 des Hochfrequenzgenerators ζ. B. hat die Amplitude der Kreiswechselspannung bestehende Anodenspannung sinusförmigen Spannung einen hohen Wert, und die der Gasentladungsröhre (1) einen Höchstwert erreicht Thyratronröhre 13 kann bei einem vorhergehenden hat und die Amplituden der überlagerten Kreis-Scheitel der sinusförmigen Spannung zünden, woraus wechselspannung auf einen vorgegebenen Mindestsich eine Erhöhung der Wiederholungsfrequenz der 5 wert abgeklungen sind. Zündimpulse ergibt, was unter gewissen Umständen im 2. Hochfrequenzgenerator nach Anspruch 1, da-Zusammenhang mit der Ausgangsleistung Schwierig- durch gekennzeichnet, daß in Reihe mit dem Schwinkeiten ergibt. Zu diesem Zweck wird die dem Steuergitter gungskreis (2) ein Ladekondensator (8) liegt, der über der Thyratronröhre 13 zugeführte sinusförmige Spannung eine Drosselspule (9) mit der Speisegleichspannungsdes Schwingungskreises 2 über einen Widerstand 30 ι ο quelle (10) verbunden ist, wobei am Ladekondensagleichzeitig einer Gleichrichterstufe 31 zugeführt, die tor (8) die Anodengleichspannung auftritt, in Reihe mit der Spannung der Gittervorspannungs- 3. Hochfrequenzgenerator nach Anspruch 1 oder 2, quelle 12 eine negative Spannung liefert. Die Sperr- dadurch gekennzeichnet, daß der Kippgenerator eine spannung der Thyratronröhre ändert sich dann mit der normalerweise durch eine von einer negativen Gittermittleren Amplitude der im Schwingungskreis 2 auf- 15 vorspannungsquelle (12) herrührende negative Gittertretenden Schwingungen, so daß Änderungen der Wieder- vorspannung gesperrte, gittergesteuerte Entladungsholungsfrequenz der Zündimpulse entgegengewirkt bzw. röhre (13) enthält und die vom Kippkreis (14, 15) vermieden werden. herrührende Sägezahnspannung und die vom Schwin-Von einem in der Praxis ausführlich erprobten Hoch- gungskreis (2) des Hochfrequenzgenerators herfrequenzgenerator der angegebenen Art werden nach- 20 rührende sinusförmige Spannung in Reihe dem Steuerstehend folgende Daten erwähnt: gitter der als Kippgeneratar geschalteten Entladungsröhre (13) zugeführt werden. Gleichstromquelle 10 10 kV 4 Hochfrequenzgenerator nach Anspruch 3, da- Drosselspule 9 320 mH durch gekenilZeichnet, daß im Steuergitterkreis der Kondensator» Ό,όδ μ£ ^ als Kippgenerator geschalteten gittergesteuerten EntKondensator 3 0,4» μ* ladungsröhre (13) eine Gleichrichterstufe (31) liegt, Spu|e 4 0i7SH die VOn der VOm Schwingungskreis (2) des Hocn" bpule 11 U,l /o mil frequenzgenerators herrührenden sinusförmigen Spannung gespeist wird, wobei die Gleichrichterstufe (31) Patentansprüche: 30 in Reihe mit der negativen Gittervorspannung der Gittervorspannungsquelle (12) liegt und eine negative

1. Hochfrequenzgenerator, insbesondere für hohe Spannung liefert.

Leistungen, mit einer Gasentladungsröhre zum Er- 5. Hochfrequenzgenerator nach Anspruch 3 oder 4, regen eines Schwingungskreises, vorzugsweise mit dadurch gekennzeichnet, daß die dem Kippkreis angekoppeltem Belastungskreis, wobei die Gasent- 35 (14, 15) entnommene Sägezahnspannung der Steuerladungsröhre mit einer Steuerelektrode versehen ist, elektrode der als Kippgenerator geschalteten gitterder, sofern bei der Zündung der Gasentladungsröhre gesteuerten Entladungsröhre (13) über einen zwischen Schwingungen im Schwingungskreis auftreten, peri- der negativen Gitterspannungsquelle (12) und der odische Zündimpulse zugeführt werden, die einem Anode der Entladungsröhre (13) geschalteten eingetrennten Kippgenerator mit einer gittergesteuerten 40 stellbaren Spannungsteiler (23) zugeführt wird.
Entladungsröhre entnommen werden, dadurch ge- 6. Hochfrequenzgenerator nach einem der vorher- kennzeichnet, daß dem Steuergitter der als Kipp- gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß generator geschalteten Entladungsröhre (13) eine mit dem Schwingungskreis (2) des Hochfrequenzvom Kippkreis (14, 15) herrührende Sägezahnspan- generators eine Spule (24) gekoppelt ist, die mit dem nung und gleichzeitig eine vom Schwingungskreis (2) 45 Steuergitterkreis der als Kippgenerator geschalteten des Hochfrequenzgenerators herrührende sinusförmige gittergesteuerten Entladungsröhre (13) verbunden ist.

Spannung zum Erzeugen von Zündimpulsen zugeführt

wird, welche die Gasentladungsröhre (1) in einem In Betracht gezogene Druckschriften:

Zeitpunkt zünden, in dem die aus der ansteigenden Deutsche Patentschriften Nr. 808 732, 845 980;

Anodengleichspannung und der dieser überlagerten 50 USA.-Patentschrift Nr. 2 318 061.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 009 647/203 11.60